仰斜開采技術實例分析與探索

【摘 要】5105N工作面是單侯礦迄今為止上山角度最大，地質條件最為特殊的綜采工作面。工作面先是下山推采，在最低點突然轉為上山開采，其上山角度最大達23.5度，上山過程中工作面上頂穿過老巷，在不托煤頂開采的情況下工作面頂板難以控制，嚴重影響了工作面正規循環作業。因此，綜采隊全體管理人員千方百計研究方案，積極攻克技術難關，不辭勞苦現場盯崗，確保大角度上山安全順利回采。

【關鍵詞】工作面 頂板 上山

1 工作面情況簡介

5105N工作面位于單侯礦首采區五煤，北為礦井邊界，南為五煤集中皮帶巷，西為設計的5104N工作面，東為東翼集中軌道巷，上為6107N采空區及6207N里采空區，下無采掘活動。

工作面長179m，煤層厚度平均4.4m，上山位置回風巷最大傾角23.5°、進風巷傾角5°。工作面采用124組ZY6600/21/45型掩護式液壓支架支護頂板，回風巷采用錨網支護，局部地段加打錨索、鋼帶支護。

工作面老巷段長度約74m，全巖段39m（位于煤層之上），老巷道最大傾角19°，設計巷寬4.6m、巷高3.0m，采用錨網支護（老巷口往里約45m段使用鋼帶加強支護），工作面推采至老巷H7點前約24m開始揭露老巷底板。

從圖1可以看出越往采面軌道巷方向等高線變密，往皮帶巷方向等高線變化緩慢；也可以看出軌道巷與老巷水平位置關系。

從圖2可以看出軌道巷上山角度比較大，并且軌道巷與老巷在豎直方向上的位置關系。

2 仰斜開采技術研究

開采技術要求如下：

（1）工作面的超前量按照標高差的一半（可根據現場實際情況超前量適當增大或縮小，但不超過標高差一半的±3m）及時進行調整，防止刮板輸送機上躥下跳；（2）上山階段，工作面嚴格沿底回采，不準隨意丟底煤及破底回采，這樣可以保證工作面溜子上山角度與煤層上山角度一致，并加強采面工程質量管理，確保“三直兩平”；（3）加強現場控頂護幫管理，存在支架咬卡傾倒及時處理，拉架一步一調；（4）當工作面傾角變化較大時，工作面采高控制在3.0～3.5m，防止片幫傷人；（5）上山開采中，采面與老巷貫通后，老巷與軌道巷超前之間煤壁為壓力現象明顯地段，此處為最弱點位置。根據現場頂板條件，為確保最弱點支護，在回風巷下幫向采面5—9組支架鋪網，網的搭接不小于200 mm，使用16號鉛絲聯接，扣距200mm。（6）為確保端頭和安全出口位置頂板安全，在回風巷腮角處用支架挑3米大板的方法進行支護，隨割煤、拉架將板吃到老塘。大板一端挑在支架小梁上，另一端板頭下打單體柱，在大板中間打一顆單體柱，單體柱影響割煤時方可回撤，不準提前回柱。

3 開采準備工作

在工作面開始上山之前，超前對軌道巷和老巷進行加固支護。

軌道巷加固方式采取在頂板打設錨索支護（錨索打設兩趟，間距2.7m，距兩幫1.5m），局部地段加打單體柱配合π鋼（或大板）一梁三柱進行支護；老巷支護采取在巷道頂板打設兩趟錨索（錨索打設兩趟，間距2.7m，距兩幫1.5m）、底板鋪網和鋼絲繩（網和鋼絲繩聯接成一個整體，并與巷幫聯接，縱向均勻鋪設7條50m鋼絲繩，橫向每間隔1.5m鋪設一條鋼絲繩，鋼絲繩橫縱向聯接），之后對老巷里約50m進行填充，外段進行單體柱配合π鋼一梁三柱支護（順巷道打設2趟，支護距巷道下、上幫凈距離為1200mm±100mm。）。

4 實際開采過程中遇見的問題

4.1 支架和刮板輸送機沒有及時追上上山角度，造成割底。

通過我們在井下現場使用卷尺、羅盤針對不同時期和不同位置的傾角和割底厚度進行觀測，有利于指導實際生產，上山最大傾角23.5°，那么采面要追上煤層變化，必須不斷上漂溜子，確保追上上山角度。

4.2 具體做法及措施：

采取在支架架腳和刮板輸送機底槽下墊木料，所墊木料采用道木（150×150×1200mm）和大木墩（200×250×600mm），在刮板輸送機底槽下墊木料時需要起吊輸送機。墊木料、起吊輸送機安全措施：

（1）開工前，對所有支架二次注液，與起吊無關人員遠離現場；（2）使用單體柱輔助支架抬腳時，單體柱必須選好支點，打設牢固，拴好防崩繩，遠方操作供液，人員躲開單體柱崩射可能波及的范圍；（3）墊木料前，人員首先要觀察起吊設備是否牢固可靠（確認好有無斷鏈、飛鉤、崩柱等情況），確認無危險后方可墊料。（4）起吊刮板輸送機時嚴禁單個起吊點起吊，必須間隔三到四組支架再設一個起吊點，同時起吊，操作支架起吊時步調一致，緩慢給液，當底槽下可以墊木料時停止供液，支架手把打零位；（5）選擇起吊點要牢固可靠，起吊大鏈使用沙鉤或C型鉤與起吊點聯接牢固，沙鉤或C型鉤栓好防崩繩，沙鉤或C型鉤的選擇必須牢固可靠，使用之前先檢查完好性，損壞或變形的沙鉤或C型鉤嚴禁使用；（6）操作起吊時，所有人員躲入架箱內安全地點；墊木料時，嚴禁操作支架，機組和刮板輸送機停機閉鎖，人員作業時確保后路暢通，所有物料、工具等碼放整齊。（7）選擇起吊輸送機時，所選擇起吊點的支架上方頂板必須完好，無片幫和掉頂危險。

5 仰斜開采生產工藝總結

（1）將工作面布置為偽斜，減少工作面真傾角，借用移架時產生支架的上竄抵消支架的下滑；（2）嚴格控制采高和合理超前量，加快推采速度；（3）做好工作面管理與護頂工作，保持支架接頂有力，從而保證支架的穩定性；（4）在開采中充分利用支架的可伸縮梁作為臨時支護，及時移架，避免漏頂，帶壓擦頂移架，不反復擾動頂板；（5）利用好支架側護裝置，解決支架倒架、咬架等現象。（6）要隨時掌握溜子上漂量、采面傾角和煤層傾角的變化，防止采面割底過厚追頂困難致使工作面鉆入底板，難以追上上山角度。

6 上山開采，頂板控制是關鍵，在安全管理上更加困難。

首先必須注意以下幾個方面：（1）煤矸自溜性強、沖擊力大，易于造成滑（滾）落、飛濺傷人，沖倒支架、沖壞設備；（2）頂板正壓力減小、下滑力加大，支架穩定性差，易于發生倒架、設備下滑；（3）易于發生抽、漏、片、推、冒等頂板事故；（4）底板有下滑趨勢，易于造成支架失穩。（5）工作面內各作業工序之間受到嚴格限制，生產技術、安全管理難度大。

因此，在上山開采過程中，必須加強頂板管理，做好安全防護措施。頂板管理主要在于支架的受力狀態和員工的操作，必須確保支架接頂嚴實，有足夠的支撐力，嚴禁空頂，使用好護幫板和伸縮梁做好臨時支護，移架操作規范。安全防護最主要就是人員行走必須走架箱，機組司機和支架工站在支架架箱內作業，帶上防護眼罩，特殊情況需要在輸送機或煤壁側作業時必須做到八個字“敲幫問頂、及時找掉”，當采高大于3.5m或傾角大于15°以上的情況下，可每間隔一組支架在兩大柱前方掛金屬網，確保大塊飛濺后人員能夠及時躲開波及范圍。

參考文獻：

[1] 徐永圻.煤礦開采學（修訂本）.徐州：中國礦業大學出版社，1999.

[2] 陳炎光，錢鳴高.中國煤礦采場圍巖控制.徐州：中國礦業大學出版社，1994.

[3] 錢鳴高，劉聽成.礦山壓力及其控制（修訂本）.北京：煤炭工業出版社，1991.

[4] 《綜采技術手冊》編委會.綜采技術手冊.北京：煤炭工業出版社，1997.

作者簡介：申軍鋼（1979—），畢業于中國礦業大學采礦工程專業，本科學歷，采煤工程師，現于蔚州礦業公司單侯礦從事采煤技術管理工作。